광물 섬유의 역사와 활용

천연섬유 중에서 섬유로 사용되지 않고 있는 섬유로는  광물섬유가 있는데요. 광물섬유는 석면에서 섬유를 얻는 섬유인데 과거에도 섬유보다는 건축재료로서 더 많이 사용되었다고 합니다. 2003년 이후에는 석면 대체품의 개발이 활발하게 진전되어 현재는 특수한 경우를 제외하고는 거의모든 부분에서 대체품이 사용되고 있습니다. 그러면 광물섬유란 어떤 것인지 알아보고 광물섬유의 역사와 활용 부분에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

광물섬유란?

 

광물섬유란 광물 즉 석면(石綿, 돌솜, 돌섬유) 이나 석융(石絨)으로 규산 광물의 총칭으로  자연계에서 존재하는 광물 속의 섬유를 말하며, 섬유성 무기물질로 화학구조가 수정의 구조를 지니고 있다.섬유질 형태로 바뀐 사문석이나 각섬석의  광물을  천연 섬유라고 한다. 석면의 어원은 '불멸의 물건' 즉, A=not, sbestos=quenchable(멸하다)가 합쳐져서 Asbestos라고 하며 그리스어에서 유래되었다.
석면 섬유의 굵기는 한가닥이 대략 머리카락의 5000분의 1 정도 밖에 안될 정도로 작아서 현미경으로 관찰할 때 길이 5 µm 이상이고 Aspect Ratio (길이 대 폭의 비) 3:1 이상인 입자상 물질로 정의 내린다. 석면 섬유는 내약품성, 전기 절연성 , 내열성, 내구성 등이 뛰어나고 값이 싸서 건설 자재, 전기제품, 가정용품 등 여러 용도로 널리 사용되었다. 그러나 석면 안의 함유한 활석(탈크)가  1급 발암물질로 지정하고 있다. 국제암연구소(IARC)는 호흡을 통해 1군 발암물질의 가루를 마시면 잠복기(20년에서 40년)를 거쳐 흉막이나 늑막에 암이 생기는 악성 중피종이나,  폐암이나 석면 폐을 일으킬 위험이 있다. 대한민국에서는 <석면안전관리법> 을  2009년 1월 1일부터  시행하여  베이비파우더, 화장품 등에서 검출된 석면 활석이 논란이 되었느냐 이후에 석면이 0.1% 이상 포함된 제품은 수입, 제조, 사용이 전면적으로  금지되었다.

역사

그리스(고대):  로마 웨스터 신전의 ‘영원의 불’의 심지로 사용되었고, 금램프(등불)의 심지로 아테네의 신전 안에서 사용되었다. 여성의 머리 장식, 상류계급의 의복, 냅킨, 황족(皇族)의 시의(屍衣)등에도 사용되었다. 기원 77년에 완성된 서양 최초의 백과사전인 박물지 프리 니우스 편에서는 리넨을 사용하였다는 기록이 있다. 타기 어려운 리넨이 발명되었다.
석기시대: 기원전 2500년에 석면의 존재를 핀란드에선 인식하고 있었고, 케냐와 수단에선 사용한 흔적을 찾을 수 있었다.
산업혁명 이후 ~ 2차 세계 대전 이전:  1862년 런던 만국박람회에는 석면원석(캐나다산 석면)이 전시되었는데 이것은 석면의 방적법의 개량이 원인이 되어 석면지, 석면포가 대량 생산되었기 때문에 가능해졌다. 이후 1877년 남아프리카와 캐나다의 퀘벡 지방에서 대광 맥이 발견되었다.  대광 맥의 발견으로  전쟁에서 필요한  전차, 군함, 군용기 등에 사용하는  두꺼운 단열재와  방독마스크에 필터용 청석면 등을 필요로 하여 석면산업을  호황으로 이끌어준 시기이다. 
2차 세계 대전:  석면이 한국에서 공업용으로서 사용되었던 것은 바로 일본에 의한 것으로,  그들이 일으킨 전쟁에 의해서 대량으로 사용하게 되었다.  석면이 공업용 원료로서 가진 특성은 20세기 초에  밝혀졌다. 이때부터 자동차의 제조에서 건설에 이르기까지 공업제품에 쓰이는 종류는 3,000여 가지의 종류에  달한다. 일본은 제2차 세계대전 중에 강제로 끌고 온 조선인 징용자 특히 소년 소녀들을 공업용 공장에서 일학 게 하는 등 이들을  희생의 제물로 삼았다고 한다. 
현대:  1966년 2백 8십만 톤에의 석면 생산량은  1975년에는 5백2십만 톤으로 증가하면서  석면의 호황기를 누렸다. 캐나다와 러시아가 가장 많은 석면을 산출은 것으로 알려져 있다.
1970년부터 1980년: 석면은 캐나다, 남아프리카, 러시아  등 세나라에서  세계의 총생산량의 80% 이상을 산출하고 있다.   연간 사용량을 보면 년간 500만 톤, 현재는 년간 400만 톤이 사용되고 있다.
2000년대의 주요 소비국가:  현재 대한민국, 유럽, 일본 등은 석면 사용이 금지되어 있다. 그러나 인도, 러시아, 브라질, 미국, 중화인민공화국, 짐바브웨, 우크라이나, 이란, 카자흐스탄, 타이,  인도네시아 등은 아직도 석면을 사용하고 있다.

역할과 용도

건축재료(90%) : 이 중 50%는 지붕, 외벽, 칸막이, 건재,  내장재로 사용되고 있고 나머지 50%는 석면슬레이트(slate)를 제조에 사용된다. 차량 부품의 재료(6.5%): 클러치 펜싱, 자동차의 브레이크 라이닝(brake lining) 등에 사용되고, 기계(2% 토목건설기계, 크레인,  산업기계, 공작기계 등), 화학설비(0.6% 내알 카리 부문, 내열, 내산), 수도(0.4% 공업용수, 간이수도, 농업용수), 선박 공업(0.1% 전기절연, 내열재료, 선박 부문), 산업기계 관계 (0.1% 굴뚝, 보일러, 방화벽), 기타 (0.3%)등으로 사용된다.

건축용 자재 :시멘트는 1982년 오늘날의 시멘트 제조공법이 영국의 Joseph Aspdin에 의해 개발된 이래로 많은 건축자재들이 시멘트를 응용해 많은 건축자재가 개발되었다. 건축자재로서의 석면 시멘트는 우수한 물 흡수력과 강도보완, 윤활성으로 생산성을 높여준다. 제품 표면을 매끄럽게 하며 생산성을 높여 주고, 또한 단열성, 내구성, 불연성, 절연성이 뛰어나 소비량의  80%를 건축자재로 사용하여 건축분야에서 쓰이고 있다. 주요 건축자재 용도로는 단열 및 보온재로  증기관, 덕트, 급수관,  보일러 및 온수탱크에 사용되고,  음향조절, 장식, 방화용으로 벽과 천장에 미장 바름으로 또는 분사로 사용하고 철골부재에 내화피복으로 마감재로 사용된다.  천장 타일, 시멘트판, 비닐 석면 바닥 타일,  지붕용 골 슬레이트, 벽판 등으로 사용하고, 목조 건물 지붕에 사용하는 기와에 석면과 시멘트를 섞어서 굳힌 다음에 표면을 착색하여 만드는데도 사용된다. 비 목조 건물은 내화 피복재로 사용하는데 이것은  철골이 열에 의하여 녹는 것이나 휘어지는 것을 예방해준다. 
차량용 부품으로는 브레이크라이닝에 석면이 포함되어 있다.  현재 비석면 브레이크 라이닝이 생산되었으나 아직 가격이 높아서 석면이  대다수에 사용되고 있다.

 

석면의 사용에 대해서 알아보았는데요  앞으로 더욱석면을  줄이고 대체품의 개발로 석면의 사용이 거의 없어야 될 것 같다는 생각을 하게 되었습니다. 인체에 해로운 물질을 축적하게 만드는 석면의 사용은 없어져야 될 것 같습니다.